具有足底压力检测功能的主动驱动踝足矫形器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有足底压力检测功能的主动驱动踝足矫形器，该主动驱动踝足矫形器包括有小腿固定组件、足部传感组件和主动驱动组件。主动驱动组件通过直流电机驱动主动锥齿轮，主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合，从动锥齿轮安装在传动轴上，传动轴的两端分别有同步带轮、同步带及张紧螺杆。足部传感组件中设有7片薄膜压力传感器和一个加速度计。本发明主动驱动踝足矫形器一方面根据人体仿生学，设计了智能压力传感足底，采用弹簧钢片连接传感足底脚跟与脚掌，模拟人体足底的分段结构，使脚趾与脚掌能在行走过程中自由弯曲；另一方面，在踝关节的矢状面上设计了一个主动驱动的自由度，在防止病人足下垂的同时，通过直流电机的驱动，有效提供病人前进所需的动力，减轻病人的行走负担。
【专利说明】具有足底压力检测功能的主动驱动踝足矫形器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种矫形器，更特别地说，是指一种具有足底压力检测功能的主动驱 动踝足矫形器。
【背景技术】
[0002] 矫形器是为了预防或矫正四肢、躯干的畸形或治疗骨关节及神经肌肉疾病并补偿 其功能的辅助医疗器械。
[0003] 踝足矫形器是具有从小腿到足底的结构，对踝关节运动进行控制的矫形器。
[0004] 踝足矫形器一个重要的功能是改善足下垂的不正常步态，足下垂导致不能背屈足 部，行走时是拖拉病足或是将该侧下肢举得较高，落地时总是足尖触地面。足下垂是昏迷、 瘫痪、下肢功能障碍、长期卧床患者常见的并发症。
[0005] 目前，国内外的踝足矫形器大致分为两种：被动式的与主动式的。被动式的踝足 矫形器目前最为常见，原因是结构简单，成本低。通常这类装置结构上一般是整体式的，如 采用弹簧钢片实现病人在行走过程中关节的微小变形。通过限制病人非正常的大角度的运 动，实现矫形的目的。被动式踝足矫形器基本不包含控制与电子设备，但是可能有机械元件 比如弹簧或者阻尼器在步态过程中起运动控制的作用。由于结构简单，没有主动驱动的动 力，不能辅助病人前进，只能限制病人踝关节过度的跖屈（足下垂），功能相对单一，对患者 初期或者病情严重的病人康复效果差。
[0006] 被动式的矫形器只进行运动控制，没有提供步态推动的直接辅助，此外，被动矫形 器的控制依赖于激活弹簧、阀门、开关以开环的方式，这种控制方式具有很差的鲁棒性，不 能适应改变行走条件，改变功能任务的情况。而主动驱动的矫形器利用外部能源克服了以 上不足。
[0007] 主动驱动的踝足矫形器通过利用传感器跟可控的机构来控制踝足的运动。提供的 动力不仅能防止足下垂，又用来辅助前进，但是目前的主动驱动的踝足矫形器大都采用行 星轮或者滚珠丝杠实现减速，导致机构很笨重，不适合日常穿戴。
【发明内容】
[0008] 为了解决上述存在的缺陷，本发明设计了一种具有足底压力检测功能的主动驱动 踝足矫形器。本发明主动驱动踝足矫形器一方面根据人体仿生学，设计了智能压力传感足 底，采用弹簧钢片连接传感足底脚跟与脚掌，模拟人体足底的分段结构，使脚趾与脚掌能在 行走过程中自由弯曲；另一方面，在踝关节的矢状面上设计了一个主动驱动的自由度，在防 止病人足下垂的同时，通过直流电机的驱动，有效提供病人前进所需的动力，减轻病人的行 走负担。
[0009] 本发明的一种具有足底压力检测功能的主动驱动踝足矫形器，其包括有小腿固定 组件（1)、足部传感组件（2)和主动驱动组件（3);
[0010] 小腿固定组件（1)包括有第一连接件（1A)、第二连接件（1B)、第三连接件（1C)、第 四连接件（ID)、第五连接件（1E)、第六连接件（IF)、第七连接件（1G)、第八连接件（1H)、第 九连接件（1J)、第十连接件（1K)、第i^一连接件（1L)、第十二连接件（1M);
[0011] 第一连接件（1A)为U形结构件。第一连接件（1A)上设有第一支臂（1A1)、第二支 臂（1A2)和第一横板（1A3)。第一支臂（1A1)上连接有第三连接件（1C)的上端。第二支臂 (1A2)上连接有第四连接件（1D)的上端。第一横板（1A3)上连接有第十二连接件（1M)的 第三连接臂（1M1)。
[0012] 第二连接件（1B)为U形结构件。第二连接件（1B)上设有第三支臂（1B1)、第四 支臂（1B2)和第二横板（1B3)。第三支臂（1B1)上设有前固定面板（1B11)和后固定面板 (1B12)，所述第三支臂（1B1)的前固定面板（1B11)与第三连接件（1C)连接，所述第三支臂 (1B1)的后固定面板（1B12)上连接有第七连接件（1G)的上端。第四支臂（1B2)上设有前 固定面板（1B21)和后固定面板（1B22)，所述第四支臂（1B2)的前固定面板（1B21)与第四 连接件（1D)连接，所述第四支臂（1B2)的后固定面板（1B22)上连接有第八连接件（1H)的 上端。第二横板（1B3)上连接有第九连接件（1J)和第十连接件（1L)。
[0013] 第三连接件（1C)下端部设有第一限位导槽（1C2)和A通孔（1C1);第一限位导槽 (1C2)用于放置第十三连接件（2G)上端的A凸块，A通孔（1C1)用于A踝足关节轴（35F) 穿过。
[0014] 第四连接件（1D)下端部设有第二限位导槽（1D2)和B通孔（1D1);第二限位导槽 (1D2)用于放置第十四连接件（2H)上端的B凸块（2H3)，B通孔（1D1)用于B踝足关节轴 (36F)穿过。
[0015] 第五连接件（1E)固定安装在第三连接件（1C)上。
[0016] 第六连接件（1F)固定安装在第四连接件（1D)上。
[0017] 第七连接件（1G)下端设有第三限位导槽（1G1);第三限位导槽（1G1)内放置有A 张紧螺杆（33E)。
[0018] 第八连接件（1H)下端设有第四限位导槽（1H1);第四限位导槽（1H1)内放置有B 张紧螺杆（34E)。
[0019] 第九连接件（1J)为L形结构件。第九连接件（1J)的第一连接臂（1J1)上设有螺 纹孔，第九连接件（1J)的第一支撑臂（1J2)上设有第三轴承孔（1J3)，该第三轴承孔（1J3) 内安装有B滚珠轴承（32B)。
[0020] 第十连接件（1K)为L形结构件。第十连接件（1K)的第二连接臂（1K1)上设有螺 纹孔，第十连接件（1K)的第二支撑臂（1K2)上设有第四轴承孔（1K3)，该第四轴承孔（1K3) 内安装有A滚珠轴承（31B)。
[0021] 第十一连接件（1L)的上端固定安装在第四连接件（1D)上，第十一连接件（1L)的 下端上固定安装有光电编码器（35D)。
[0022] 第十二连接件（1M)为L形结构件。第十二连接件（1M)的第三连接臂（1M1)上设有 螺纹孔，第十二连接件（1M)的第三支撑臂（1M2)上设有供减速器（3H)穿过的通孔（1M3)。
[0023] 足部传感组件（2)包括有鞋带部分、鞋底部分、鞋后跟部分和7片薄膜压力传感器 及1个加速度计；
[0024] 其中，鞋带部分包括有第一绑带（2A)、第二绑带（2B)、第三绑带（2C)、第四绑带 (2D)、第五绑带（2E)、第一绑带连接件（2X)和第二绑带连接件（2Y);
[0025] 其中，鞋底部分包括有钢片脚板（2Q)、脚趾底板（2T)、脚掌底板（2U)、第一托片 掌（21)、第二托片掌（2J)、第三托片掌（2K)、第四托片掌（2L)、第五托片掌2M、第六托片掌 (2N)、第七托片掌（2P);所述的第一托片掌（21)、第二托片掌（2J)、第三托片掌（2K)、第四 托片掌（2L)、第五托片掌（2M)、第六托片掌（2N)和第七托片掌（2P)的底部结构相同；
[0026] 其中，鞋后跟部分包括有后跟挡板（2F)、后跟上板（2R)、后跟下板（2S)、后跟上挡 板（2V)、后跟下挡板（2W)、第十三连接件（2G)和第十四连接件（2H);
[0027] 第一绑带连接件（2X)上设有AA通孔（2X1)、AB通孔（2X2)、以及供第一绑带（2A) 和第二绑带（2B)两端穿过的通孔；AA通孔（2X1)用于放置第一薄膜压力传感器（21) ;AB 通孔（2X2)用于放置第二薄膜压力传感器（22)。
[0028] 第二绑带连接件（2Y)上设有AC通孔（2Y1)、AD通孔（2Y2)、以及供第三绑带（2C) 和第四绑带（2D)两端穿过的通孔；AC通孔（2Y1)用于放置第三薄膜压力传感器（23) ;AD 通孔（2Y2)用于放置第四薄膜压力传感器（24)。
[0029] 钢片脚板（2Q)上设有BA通孔（2Q1)、BB通孔（2Q2)、BC通孔（2Q3)、BD通孔（2Q4)、 BE通孔（2Q5)、BF通孔（2Q6)和BG通孔（2Q7)，BA通孔（2Q1)用于放置第一薄膜压力传感 器（21)，BB通孔（2Q2)用于放置第二薄膜压力传感器（22)，BC通孔（2Q3)用于放置第三薄 膜压力传感器（23)，BD通孔（2Q4)用于放置第四薄膜压力传感器（24)，BE通孔（2Q5)用于 放置第五薄膜压力传感器（25)，BF通孔（2Q6)用于放置第六薄膜压力传感器（26)，BG通孔 (2Q7)用于放置第七薄膜压力传感器（27)。
[0030] 脚趾底板（2T)上设有AA凹腔（2T1)、AB凹腔（2T2)，AA凹腔（2T1)用于固定第一 薄膜压力传感器（21)的下端面，AB凹腔（2T2)用于固定第二薄膜压力传感器（22)的下端 面。
[0031] 脚掌底板（2U)上设有AC凹腔（2U1)、AD凹腔（2U2)，AC凹腔（2U1)用于固定第三 薄膜压力传感器（23)的下端面，AD凹腔（2U2)用于固定第四薄膜压力传感器（24)的下端 面。
[0032] 后跟上板（2R)上设有AE通孔（2R1)、AF通孔（2R2)、AG通孔（2R3)，AE通孔（2R1) 用于放置第五薄膜压力传感器（25)，AF通孔（2R2)用于放置第六薄膜压力传感器（26)，AG 通孔（2R3)用于放置第七薄膜压力传感器（27)。
[0033] 后跟下板（2S)上设有AE凹腔（2S1)、AF凹腔（2S2)、AG凹腔（2S3)和AH凹腔 (2S4)，AE凹腔（2S1)用于固定第五薄膜压力传感器（25)的下端面，AF凹腔（2S2)用于固 定第六薄膜压力传感器（26)的下端面，AG凹腔（2S3)用于固定第七薄膜压力传感器（27) 的下端面，AH凹腔（2S4)用于安装加速度计。
[0034] 第一托片掌（21)的底部设有圆凸台（211)，所述圆凸台（211)上设有供放置第一 薄膜压力传感器（21)的凹腔（213)，所述圆凸台（211)的中心是AE通孔（212)，该AE通孔 (212)用于螺钉穿过，穿过的螺钉实现将第一托片掌（21)与第一薄膜压力传感器（21)的上 端面固定；
[0035] 第二托片掌（2J)的底部与第二薄膜压力传感器（22)的上端面固定，第三托片掌 (2K)的底部与第三薄膜压力传感器（23)的上端面固定，第四托片掌（2L)的底部与第四薄 膜压力传感器（24)的上端面固定，第五托片掌（2M)的底部与第五薄膜压力传感器（25)的 上端面固定，第六托片掌（2N)的底部与第六薄膜压力传感器（26)的上端面固定，第七托片 掌（2P)的底部与第七薄膜压力传感器（27)的上端面固定；
[0036] 第十三连接件（2G)上设有AA横向连接件（2G1)、AA纵向连接件（2G2)和A凸块； AA横向连接件（2G1)与后跟下板（2S)的一侧固定，后跟下板（2S)的另一侧与第十四连接 件（2H)的AB横向连接件（2H1)固定；AA纵向连接件（2G2)的上端与第三连接件（1C)连 接，AA纵向连接件（2G2)上连接有后跟挡板（2F)的一端。
[0037] 第十四连接件（2H)上设有AB横向连接件（2H1)、AB纵向连接件（2H2)和B凸块 (2H3) ;AB横向连接件（2H1)与后跟下板（2S)的另一侧固定，AB纵向连接件（2H2)的上端 与第四连接件（1D)连接，AB纵向连接件（2H2)上连接有后跟挡板（2F)的另一端。
[0038] 主动驱动组件（3)包括有驱动部分、第一传动部分、第二传动部分、第一张紧部分 和第二张紧部分；
[0039] 其中，驱动部分的光电编码器（3F)和减速器（3H)与直流电机（3G)连接，经减速 器（3H)伸出的驱动主轴（3J)上安装有主动锥齿轮（3A)，主动锥齿轮（3A)与从动锥齿轮 (3B)和传动轴3C啮合。
[0040] 其中，第一传动部分包括有A卡圈（31A)、A同步带轮（31B)、A滚珠轴承（31C)、A键 (31D)、第一同步带（3D)、E卡圈（35A)、C同步带轮（35B)、码盘（35C)、光电编码器（3?)、螺 钉（35E)、A踝足关节轴（35F)、C键（35G);第一同步带（3D)的一端套接A同步带轮（31B)， 第一同步带（3D)的另一端套接C同步带轮（35B)，A同步带轮（31B)通过A键（31D)与传动 轴（3C)的一端连接。A踝足关节轴（35F)连接在第十四连接件（2H)的B纵向连接件（2H2) 上，且A踝足关节轴（35F)放置在第四连接件（1D)的B通孔（1D1)中，C同步带轮（35B)通 过C键（35G)安装在A踝足关节轴（35F)上，且码盘（35C)和E卡圈（35A)安装在A踝足 关节轴（35F)上，A踝足关节轴（35F)的端面螺纹连接有螺钉（35E)。光电编码器（35D)安 装在第十一连接件（1L)上。
[0041] 其中，第二传动部分包括有B卡圈（32A)、B同步带轮（32B)、B滚珠轴承（32C)、B键 (32D)、第二同步带（3E)、F卡圈（36A)、D同步带轮（36B)、码盘（35C)、光电编码器（3?)、B 锁紧螺母（36E)、B踝足关节轴（36F)、D键（36G);第二同步带（3E)的一端套接B同步带轮 (32B)，第二同步带（3E)的另一端套接D同步带轮（36B)，B同步带轮（32B)通过B键（32D) 与传动轴（3C)的另一端连接。B踝足关节轴（36F)连接在第十三连接件（2G)的A纵向连 接件（2G2)上，且B踝足关节轴（36F)放置在第三连接件（1C)的A通孔（1C1)中，D同步 带轮（36B)通过D键（36G)安装在B踝足关节轴（36F)上。
[0042] 其中，第一张紧部分包括有C卡圈（33A)、C滚珠轴承（33C)、A张紧螺杆（33E)、A 锁紧螺母（33F) ;A张紧螺杆（33E)的一端穿过第八连接件（1H)上的第四限位导槽（1H1) 后，顺次套接有A锁紧螺母（33F)、C滚珠轴承（33C)和C卡圈（33A)，C卡圈（33A)将C滚 珠轴承（33C)卡紧在A张紧螺杆（33E)上；
[0043] 其中，第二张紧部分包括有D卡圈（34A)、D滚珠轴承（34C)、B张紧螺杆（34E)、B 锁紧螺母（34F) ;B张紧螺杆（34E)的一端穿过第七连接件（1G)上的第三限位导槽（1G1) 后，顺次套接有B锁紧螺母（34F)、D滚珠轴承（34C)和D卡圈（34A)，D卡圈（34A)将D滚 珠轴承（34C)卡紧在B张紧螺杆（34E)上；
[0044] 传动轴（3C)上设有第一轴段（3C1)、第二轴段（3C2)、第三轴段（3C3)、第四轴段 (3C4)、第五轴段（3C5)、第六轴段（3C6)和第七轴段（3C7);
[0045] 所述第二轴段（3C2)上设有用于放置A键（31D)的键槽；
[0046] 所述第四轴段（3C4)上设有键槽（3C41)和盲孔（3C42)，通过在键槽（3C41)中放 置键以及在盲孔（3C42)中放置销钉实现从动锥齿轮（3B)与传动轴（3C)的固定；
[0047] 所述第六轴段（3C6)上设有用于放置B键（32D)的键槽。
[0048] A卡圈（31A)套接在第一轴段（3C1)上，A同步带轮（31B)套接在第二轴段（3C2) 上，A滚珠轴承（31C)的内圈套接在第三轴段（3C3)上，A滚珠轴承（31C)的外圈安装在第 十连接件（1K)的第四轴承孔（1K3)中。B卡圈（32A)套接在第七轴段（3C7)上，B同步带 轮（32B)套接在第六轴段（3C6)上，B滚珠轴承（32C)的内圈套接在第五轴段（3C5)上，B 滚珠轴承（32C)的外圈安装在第九连接件（1J)的第三轴承孔（1L3)中。
[0049] 本发明设计的一种具有足底压力检测功能的主动驱动踝足矫形器的优点在于：
[0050] ①实现踝足矫形器的主动驱动，在踝关节的矢状面上具有一个主动驱动的自由 度，丰富了装置的功能，在防止病人足下垂的同时，通过直流电机的驱动，有效提供病人前 进所需的动力，减轻病人的行走负担。
[0051] ②通过锥齿轮与同步带双传动机构实现机构紧凑与轻巧的特点，适合病人日常穿 戴。通过电机末端与踝关节处两套光电编码器系统实现整体装置的反馈控制，使装置的运 动控制更为精准。
[0052] ③根据人体仿生学，设计了智能压力传感足底，采用弹簧钢片连接传感足底脚跟 与脚掌，模拟人体足底的分段结构，使脚趾与脚掌能在行走过程中自由弯曲，让病人穿戴更 加舒适，7片薄膜压力传感器与加速度计分别实时检测病人行走过程中的足底压力与行走 加速度，用于步态控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0053] 图1是本发明设计的一种具有足底压力检测功能的主动驱动踝足矫形器的结构 图。
[0054] 图1A是本发明设计的一种具有足底压力检测功能的主动驱动踝足矫形器的另一 视角结构图。
[0055] 图2是本发明设计的主动驱动踝足矫形器的小腿固定组件的结构图。
[0056] 图2A是本发明设计的主动驱动踝足矫形器的小腿固定组件的分解图。
[0057] 图3是本发明设计的主动驱动踝足矫形器的足部传感组件的结构图。
[0058] 图3A是本发明设计的主动驱动踝足矫形器的足部传感组件的分解图。
[0059] 图3B是本发明设计的主动驱动踝足矫形器的足部传感组件中托片的结构图。
[0060] 图4是本发明设计的主动驱动踝足矫形器的主动驱动组件的结构图。
[0061] 图4A是本发明设计的主动驱动踝足矫形器的主动驱动组件的分解图。
[0062] 图4B是本发明设计的主动驱动踝足矫形器的主动驱动组件中传动轴的结构图。
[0063]
【权利要求】
1. 一种具有足底压力检测功能的主动驱动踝足矫形器，其特征在于：该主动驱动踝足 矫形器包括有小腿固定组件（1)、足部传感组件（2)和主动驱动组件（3); 小腿固定组件（1)包括有第一连接件（1A)、第二连接件（1B)、第三连接件（1C)、第四连 接件（1D)、第五连接件（1E)、第六连接件（1F)、第七连接件（1G)、第八连接件（1H)、第九连 接件（1J)、第十连接件（1K)、第十一连接件（1L)、第十二连接件（1M); 第一连接件（1A)为U形结构件；第一连接件（1A)上设有第一支臂（1A1)、第二支臂 (1A2)和第一横板（1A3);第一支臂（1A1)上连接有第三连接件（1C)的上端；第二支臂 (1A2)上连接有第四连接件（1D)的上端；第一横板（1A3)上连接有第十二连接件（1M)的 第三连接臂（1M1); 第二连接件（1B)为U形结构件；第二连接件（1B)上设有第三支臂（1B1)、第四支臂 (1B2)和第二横板（1B3);第三支臂（1B1)上设有前固定面板（1B11)和后固定面板（1B12)， 所述第三支臂（1B1)的前固定面板（1B11)与第三连接件（1C)连接，所述第三支臂（1B1) 的后固定面板（1B12)上连接有第七连接件（1G)的上端；第四支臂（1B2)上设有前固定面 板（1B21)和后固定面板（1B22)，所述第四支臂（1B2)的前固定面板（1B21)与第四连接件 (1D)连接，所述第四支臂（1B2)的后固定面板（1B22)上连接有第八连接件（1H)的上端； 第二横板（1B3)上连接有第九连接件（1J)和第十连接件（1L); 第三连接件（1C)下端部设有第一限位导槽（1C2)和A通孔（1C1);第一限位导槽（1C2) 用于放置第十三连接件（2G)上端的A凸块，A通孔（1C1)用于A踝足关节轴（35F)穿过； 第四连接件（1D)下端部设有第二限位导槽（1D2)和B通孔（1D1);第二限位导槽（1D2) 用于放置第十四连接件（2H)上端的B凸块（2H3)，B通孔（1D1)用于B踝足关节轴（36F) 穿过； 第五连接件（1E)固定安装在第三连接件（1C)上； 第六连接件（1F)固定安装在第四连接件（1D)上； 第七连接件（1G)下端设有第三限位导槽（1G1);第三限位导槽（1G1)内放置有A张紧 螺杆（33E); 第八连接件（1H)下端设有第四限位导槽（1H1);第四限位导槽（1H1)内放置有B张紧 螺杆（34E); 第九连接件（1J)为L形结构件；第九连接件（1J)的第一连接臂（1J1)上设有螺纹孔， 第九连接件（1J)的第一支撑臂（1J2)上设有第三轴承孔（1J3)，该第三轴承孔（1J3)内安 装有B滚珠轴承（32B); 第十连接件（1K)为L形结构件；第十连接件（1K)的第二连接臂（1K1)上设有螺纹孔， 第十连接件（1K)的第二支撑臂（1K2)上设有第四轴承孔（1K3)，该第四轴承孔（1K3)内安 装有A滚珠轴承（31B); 第十一连接件（1L)的上端固定安装在第四连接件（1D)上，第十一连接件（1L)的下端 上固定安装有光电编码器（3?); 第十二连接件（1M)为L形结构件；第十二连接件（1M)的第三连接臂（1M1)上设有螺 纹孔，第十二连接件（1M)的第三支撑臂（1M2)上设有供减速器（3H)穿过的通孔（1M3); 足部传感组件（2)包括有鞋带部分、鞋底部分、鞋后跟部分和7片薄膜压力传感器及1 个加速度计； 其中，鞋带部分包括有第一绑带（2A)、第二绑带（2B)、第三绑带（2C)、第四绑带（2D)、 第五绑带（2E)、第一绑带连接件（2X)和第二绑带连接件（2Y); 其中，鞋底部分包括有钢片脚板（2Q)、脚趾底板（2T)、脚掌底板（2U)、第一托片掌 (21)、第二托片掌（2J)、第三托片掌（2K)、第四托片掌（2L)、第五托片掌2M、第六托片掌 (2N)、第七托片掌（2P);所述的第一托片掌（21)、第二托片掌（2J)、第三托片掌（2K)、第四 托片掌（2L)、第五托片掌（2M)、第六托片掌（2N)和第七托片掌（2P)的底部结构相同； 其中，鞋后跟部分包括有后跟挡板（2F)、后跟上板（2R)、后跟下板（2S)、后跟上挡板 (2V)、后跟下挡板（2W)、第十三连接件（2G)和第十四连接件（2H); 第一绑带连接件（2X)上设有AA通孔（2X1)、AB通孔（2X2)、以及供第一绑带（2A)和 第二绑带（2B)两端穿过的通孔；AA通孔（2X1)用于放置第一薄膜压力传感器（21) ;AB通 孔（2X2)用于放置第二薄膜压力传感器（22); 第二绑带连接件（2Y)上设有AC通孔（2Y1)、AD通孔（2Y2)、以及供第三绑带（2C)和 第四绑带（2D)两端穿过的通孔；AC通孔（2Y1)用于放置第三薄膜压力传感器（23) ;AD通 孔（2Y2)用于放置第四薄膜压力传感器（24); 钢片脚板（2Q)上设有BA通孔（2Q1)、BB通孔（2Q2)、BC通孔（2Q3)、BD通孔（2Q4)、BE 通孔（2Q5)、BF通孔（2Q6)和BG通孔（2Q7)，BA通孔（2Q1)用于放置第一薄膜压力传感器 (21)，BB通孔（2Q2)用于放置第二薄膜压力传感器（22)，BC通孔（2Q3)用于放置第三薄膜 压力传感器（23)，BD通孔（2Q4)用于放置第四薄膜压力传感器（24)，BE通孔（2Q5)用于放 置第五薄膜压力传感器（25)，BF通孔（2Q6)用于放置第六薄膜压力传感器（26)，BG通孔 (2Q7)用于放置第七薄膜压力传感器（27); 脚趾底板（2T)上设有AA凹腔（2T1)、AB凹腔（2T2)，AA凹腔（2T1)用于固定第一薄膜 压力传感器（21)的下端面，AB凹腔（2T2)用于固定第二薄膜压力传感器（22)的下端面； 脚掌底板（2U)上设有AC凹腔（2U1)、AD凹腔（2U2)，AC凹腔（2U1)用于固定第三薄膜 压力传感器（23)的下端面，AD凹腔（2U2)用于固定第四薄膜压力传感器（24)的下端面； 后跟上板（2R)上设有AE通孔（2R1)、AF通孔（2R2)、AG通孔（2R3)，AE通孔（2R1)用 于放置第五薄膜压力传感器（25)，AF通孔（2R2)用于放置第六薄膜压力传感器（26)，AG通 孔（2R3)用于放置第七薄膜压力传感器（27); 后跟下板（2S)上设有AE凹腔（2S1)、AF凹腔（2S2)、AG凹腔（2S3)和AH凹腔（2S4)， AE凹腔（2S1)用于固定第五薄膜压力传感器（25)的下端面，AF凹腔（2S2)用于固定第六 薄膜压力传感器（26)的下端面，AG凹腔（2S3)用于固定第七薄膜压力传感器（27)的下端 面，AH凹腔（2S4)用于安装加速度计； 第一托片掌（21)的底部设有圆凸台（211)，所述圆凸台（211)上设有供放置第一薄膜 压力传感器（21)的凹腔（213)，所述圆凸台（211)的中心是AE通孔（212)，该AE通孔（212) 用于螺钉穿过，穿过的螺钉实现将第一托片掌（21)与第一薄膜压力传感器（21)的上端面 固定； 第二托片掌（2J)的底部与第二薄膜压力传感器（22)的上端面固定，第三托片掌（2K) 的底部与第三薄膜压力传感器（23)的上端面固定，第四托片掌（2L)的底部与第四薄膜压 力传感器（24)的上端面固定，第五托片掌（2M)的底部与第五薄膜压力传感器（25)的上端 面固定，第六托片掌（2N)的底部与第六薄膜压力传感器（26)的上端面固定，第七托片掌 (2P)的底部与第七薄膜压力传感器（27)的上端面固定； 第十三连接件（2G)上设有AA横向连接件（2G1)、AA纵向连接件（2G2)和A凸块；AA 横向连接件（2G1)与后跟下板（2S)的一侧固定，后跟下板（2S)的另一侧与第十四连接件 (2H)的AB横向连接件（2H1)固定；AA纵向连接件（2G2)的上端与第三连接件（1C)连接， AA纵向连接件（2G2)上连接有后跟挡板（2F)的一端； 第十四连接件（2H)上设有AB横向连接件（2H1)、AB纵向连接件（2H2)和B凸块（2H3); AB横向连接件（2H1)与后跟下板（2S)的另一侧固定，AB纵向连接件（2H2)的上端与第四 连接件（1D)连接，AB纵向连接件（2H2)上连接有后跟挡板（2F)的另一端； 主动驱动组件（3)包括有驱动部分、第一传动部分、第二传动部分、第一张紧部分和第 二张紧部分； 其中，驱动部分的光电编码器（3F)和减速器（3H)与直流电机（3G)连接，经减速器 (3H)伸出的驱动主轴（3 J)上安装有主动锥齿轮（3A)，主动锥齿轮（3A)与从动锥齿轮（3B) 和传动轴3C啮合； 其中，第一传动部分包括有A卡圈（31A)、A同步带轮（31B)、A滚珠轴承（31C)、A键 (31D)、第一同步带（3D)、E卡圈（35A)、C同步带轮（35B)、码盘（35C)、光电编码器（3?)、螺 钉（35E)、A踝足关节轴（35F)、C键（35G);第一同步带（3D)的一端套接A同步带轮（31B)， 第一同步带（3D)的另一端套接C同步带轮（35B)，A同步带轮（31B)通过A键（31D)与传动 轴（3C)的一端连接；A踝足关节轴（35F)连接在第十四连接件（2H)的B纵向连接件（2H2) 上，且A踝足关节轴（35F)放置在第四连接件（1D)的B通孔（1D1)中，C同步带轮（35B)通 过C键（35G)安装在A踝足关节轴（35F)上，且码盘（35C)和E卡圈（35A)安装在A踝足 关节轴（35F)上，A踝足关节轴（35F)的端面螺纹连接有螺钉（35E);光电编码器（35D)安 装在第十一连接件（1L)上； 其中，第二传动部分包括有B卡圈（32A)、B同步带轮（32B)、B滚珠轴承（32C)、B键 (32D)、第二同步带（3E)、F卡圈（36A)、D同步带轮（36B)、码盘（35C)、光电编码器（3?)、Β 锁紧螺母（36Ε)、Β踝足关节轴（36F)、D键（36G);第二同步带（3Ε)的一端套接Β同步带轮 (32B)，第二同步带（3E)的另一端套接D同步带轮（36B)，B同步带轮（32B)通过B键（32D) 与传动轴（3C)的另一端连接；B踝足关节轴（36F)连接在第十三连接件（2G)的A纵向连 接件（2G2)上，且B踝足关节轴（36F)放置在第三连接件（1C)的A通孔（1C1)中，D同步 带轮（36B)通过D键（36G)安装在B踝足关节轴（36F)上； 其中，第一张紧部分包括有C卡圈（33A)、C滚珠轴承（33C)、A张紧螺杆（33E)、A锁紧 螺母（33F) ;A张紧螺杆（33E)的一端穿过第八连接件（1H)上的第四限位导槽（1H1)后，顺 次套接有A锁紧螺母（33F)、C滚珠轴承（33C)和C卡圈（33A)，C卡圈（33A)将C滚珠轴承 (33C)卡紧在A张紧螺杆（33E)上； 其中，第二张紧部分包括有D卡圈（34A)、D滚珠轴承（34C)、B张紧螺杆（34E)、B锁紧 螺母（34F) ;B张紧螺杆（34E)的一端穿过第七连接件（1G)上的第三限位导槽（1G1)后，顺 次套接有B锁紧螺母（34F)、D滚珠轴承（34C)和D卡圈（34A)，D卡圈（34A)将D滚珠轴承 (34C)卡紧在B张紧螺杆（34E)上； 传动轴（3C)上设有第一轴段（3C1)、第二轴段（3C2)、第三轴段（3C3)、第四轴段 (3C4)、第五轴段（3C5)、第六轴段（3C6)和第七轴段（3C7); 所述第二轴段（3C2)上设有用于放置A键（31D)的键槽； 所述第四轴段（3C4)上设有键槽（3C41)和盲孔（3C42)，通过在键槽（3C41)中放置键 以及在盲孔（3C42)中放置销钉实现从动锥齿轮（3B)与传动轴（3C)的固定； 所述第六轴段（3C6)上设有用于放置B键（32D)的键槽； A卡圈（31A)套接在第一轴段（3C1)上，A同步带轮（31B)套接在第二轴段（3C2)上， A滚珠轴承（31C)的内圈套接在第三轴段（3C3)上，A滚珠轴承（31C)的外圈安装在第十连 接件（1K)的第四轴承孔（1K3)中； B卡圈（32A)套接在第七轴段（3C7)上，B同步带轮（32B)套接在第六轴段（3C6)上， B滚珠轴承（32C)的内圈套接在第五轴段（3C5)上，B滚珠轴承（32C)的外圈安装在第九连 接件（1J)的第三轴承孔（1L3)中。
2. 根据权利要求1所述的具有足底压力检测功能的主动驱动踝足矫形器，其特征在 于：A同步带轮（31B)与C同步带轮（35B)的传动比为1:2,以及B同步带轮（32B)与D同 步带轮（34B)的传动比为1:2。
3. 根据权利要求1所述的具有足底压力检测功能的主动驱动踝足矫形器，其特征在 于：减速器的减速比为190:1，锥齿轮与同步带传动机构减速比各位2:1，总的传动比是 760:1。
4. 根据权利要求1所述的具有足底压力检测功能的主动驱动踝足矫形器，其特征在 于：当直流电机逆时针旋转时，主动驱动踝足矫形器进入跖屈模式，提供病人前进行走的动 力，当直流电机（3G)顺时针旋转时，带动踝足关节背屈，防止出现足下垂。
【文档编号】A61F5/01GK104083237SQ201410251985
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】陈伟海, 张鹏, 帅梅, 王建华, 张建斌 申请人:北京航空航天大学